Podziękowania

Niniejszym na łamach tej strony internetowej składam podziękowania i wyrazy uznania Panu doc. Januszowi Beresiowi , za pomoc w opanowaniu zagadnień związanych z produkcją superabsorbentów polimerowych

Edward Kulikowski

laboratorium

Doglebowe hydrożele mikroporowate

A teraz prowadzimy wpis testowy

teraz wstawimy medium 😉

Erozja wodna – zastosowanie Teracrylu

EROZJA

DOŚWIADCZENIE NR 2 i 3

z zabezpieczaniem gruntów przed erozją

Data rozpoczęcia: 03.07.2004.
Celem doświadczenia jest zbadanie dodatku preparatu Terakryl® produkcji ARTAGRO® – Kraków, w celu zwiększenia odporności piasków na erozję wodną i wpływu na rozwój roślinności. Do doświadczenia nr.2 użyto piasku rzecznego płukanego (bez dodatku cząsteczek ilastych) mało podatnego do agregacji w warunkach naturalnych. Z piasku wykonano formy w kształcie „babeczek” używając czystego piasku jako kontroli, piasku z dodatkiem Terakryl® w rozcieńczeniu koncentratu w stosunkach: 1:15, 1:10, 1:5, 1:2.
Do odważonych partii piasku dodano te same objętości cieczy rozcieńczonych w podanych proporcjach.

 

 

 

 

 

Następnie próbki poddano intensywnemu deszczowaniu sztucznemu i naturalnemu (intensywne deszcze). Zamieszczone poniżej zdjęcia obrazują podatność poszczególnych próbek na erozję wodną. Próbki z dodatkiem Terakryl®: o rozcieńczeniu 1:2 i nie rozcieńczonego (koncentrat) nie uległy erozji wodnej i zachowują swój kształt mimo oddziaływania na nie czynników atmosferycznych ( intensywne deszcze i przesuszenia).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W celu stwierdzenia wpływu dodatku Terakryl® do gleby na kiełkowanie i rozwój roślin, wykonano następujące doświadczenie nr. 3. Do naczyń nasypano piasek taki sam, jak w poprzednim doświadczeniu jako kontrola, a także próbki z dodatkiem Terakryl® W rozcieńczeniach 5x, 10x, 15x, a także piasek + 0.2% AgroAquaGel® i Terakryl® 10x + 0,2% AgroAquaGel®. Na tak przygotowane podłoża posiano nasiona rzeżuchy ogrodowej, a następnie próbki zwilżano. Poniżej zamieszczone zdjęcia ilustrują rezultaty prowadzonego doświadczenia.

 

 

 

 

 

 

 

 

Wnioski:
Dodatek Terakryl® do materiałów trudno agregujących się, łatwo podatnych na erozje wodną, o małej pojemności wodnej, wydatnie zwiększa odporność na erozje wodną i zwiększa pojemność wodną takich gleb. Wysiane nasiona lepiej kiełkują, a rośliny znacznie lepiej się rozwijają. W przypadku braku opadów lub niedostatecznego sztucznego nawadniania rośliny rosnące na podłożach z dodatkiem Terakrylu znacznie dłużej zachowują turgor. Kraków, 26.07.2004. Edward Kulikowski

Erozja wodna na skarpach

EROZJA

DOŚWIADCZENIE NR.1

z zabezpieczaniem gruntów przed erozja wodną

Celem doświadczenia było stwierdzenie, czy dodatek do gruntów preparatu TERAKRYL ®, produkcji ARTAGRO ® Kraków, zabezpiecza je przed erozją wodną, w warunkach zbliżonych do naturalnych ( okres lata i zimy). Doświadczenie rozpoczęto z końcem maja. Do doświadczenia użyto gliny chudej z niewielką domieszką drobnoziarnistego piasku. Sporządzono cztery partie materiału: kontrola, glina z dodatkiem Terakryl® koncentrat o rozcieńczeniach 1:10, 1:20 i 1:30, w przeliczeniu z dawki 60 litrów koncentratu na 1 m3 gleby dla rozcieńczenia 1:15. Następnie wyłożono naturalną skarpę o długości 250 cm i nachyleniu 50 stopni, tworząc cztery poletka o szerokości 40 cm i głębokości 10 cm.

 

 

Tak przygotowaną skarpę poddano intensywnemu deszczowaniu, którego efekty są widoczne na poniższych zdjęciach.

 

 

 

 

 

Poletko kontrolne uległo szybko znacznej erozji, zaś na poletkach z dodatkiem Terakryl® o rozcieńczeniu 1: 10 nie obserwowano uszkodzeń, na poletku z dodatkiem Terakryl®rozcieńczonego w stosunku 1:20 zaobserwowano nieznaczną erozję. Przy rozcieńczeniu 1: 30 zaobserwowano zbliżoną erozję do kontroli. Następnie pozostawiono poletka do wiosny następnego roku, w celu obserwacji wpływu czynników naturalnych, deszczu, śniegu i mrozu. Nie stwierdzono negatywnego oddziaływania tych czynników na działanie Terakryl® .
Stwierdzono również, że dodatek Terakryl® nie wpłynął ujemnie na samoistne zazielenienie skarpy.


Wnioski:
dodatek Terakryl® do gleby znacznie zwiększa jej odporność na erozję wodną . To korzystne oddziaływanie nie jest niszczone w okresie zimy przez śnieg i mróz. Terakryl® nie wpływa ujemnie na rozwój roślinności.

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie – współpraca

Od wielu lat prowadzimy wspólnie z wiodącymi uczelniami w kraju wieloplatformową współpracę, która zaowocowała wieloma nowatorskimi technologiami, wprowadzanymi do komercyjnego użytku przez nasze przedsiębiorstwo.

 

Współpraca z Uniwersytetem Rolniczym

Nicienie w hydrożelu

Streszczenie referatu wygłoszonego podczas Sesji Naukowej Koła Naukowego Rolników, która odbyła się 14 maja 2003 roku

Koło Naukowe Rolników

Sekcja Ochrony Środowiska Rolniczego

Autorzy: Magdalena Szydłowska

Opiekun naukowy: dr inż. Dariusz Ropek

Wyniki wstępnych badań nad przydatnością Agrożelu N w zwalczaniu szkodników przy pomocy nicieni owadobójczych

Owadobójcze nicienie z rodziny Steinernematidae są wykorzystywane w biologicznej ochronie roślin do zwalczanie szkodników występujących w środowisku glebowym. Nicienie owadobójcze można stosować poprzez opryskiwanie lub podlewanie podłoża zawiesiną larw inwazyjnych. Jednym z najważniejszych czynników wpływających na skuteczność takiego zabiegu jest wilgotność podłoża. Przy zbyt niskiej wilgotności gleby, larwy inwazyjne nie są wstanie długo przetrwać wśrodowisku po ich aplikacji. Z tego względu stosowanie preparatów nicieniowych w glebach, które ulegają okresowemu przesychaniu jest mało skuteczne. Rozwiązaniem tego problemu może być wykorzystanie odpowiednich żeli, które skutecznie zatrzymują wodę w środowisku.

W Zakładzie Ochrony Środowiska Rolniczego przeprowadzono wstępne badania nad przydatnością Agrożelu N do przygotowania preparatu nicieniowego. W testach wykorzystano nicienie z gatunku Steinernema carpocapsae. Celem badań było poznanie wpływu żelu na żywotność i patogeniczność larw inwazyjnych nicieni owadobójczych.

Produkt Agrożel N jest polimerowym superabsorbentem na bazie kwasu akrylowego z wypełniaczami mineralnymi, odznaczającym się dużą pojemnością wodną, przy równoczesnym zachowaniu struktury otwartokomórkowej. Znajduje on wielorakie zastosowanie w uprawie roślin: zwiększa retencje wodną absorbując ją w ilości przekraczającej 300 do 500 razy własna masę, przez zwiększenie pojemności wodnej gleb i podłoży ogranicza skutki niedoboru wody, poprawia strukturę gleb ciężkich zmniejszając ich zwięzłość i zwiększając napowietrzenie, poprawia strukturę gleb lekkich przeciwdziałając ich wodnej i wietrznej erozji, zmniejsza wymywanie składników pokarmowych i mikroelementów.

Na podstawie przeprowadzonych obserwacji można stwierdzić, że badany żel nie wpływa negatywnie na przeżywalność larw nicieni owadobójczych w nim przechowywanych. Przy czym należy zaznaczyć, że nicienie zmieszane z żelem przechowywano w chłodni w temp. 5 0C. Przeprowadzone testy na patogeniczność nicieni wobec owadów testowych (gąsienice G. mellonella) nie wykazały negatywnego wpływu badanego żelu. Nicienie stosowane w żelu powodowały wysoką śmiertelność owadów testowych.

Uzyskane wyniki wskazują, że Agrożel N może znaleźć zastosowanie w ochronie roślin do przygotowywania biopreparatów zawierających owadobójcze nicienie.

Hydrożele w ogrodnictwie

HYDROŻELE W OGRODNICTWIE
podłoża i kwiaciarstwo

Hydrożele jako składniki podłoży ogrodniczych oddziaływają zarówno na ich właściwości fizyczne jak również chemiczne. W podłożach z udziałem hydrożeli poprawie ulegają stosunki powietrzno-wodne. Znacznie wzrasta pojemność wodna, a w tym przede wszystkim ilość wody łatwo dostępnej dla roślin. Szczególnie korzystny wpływ hydrożeli na właściwości wodne występuje w przypadku podłoży porowatych, mocno przepuszczalnych dla wody, a więc z dużym udziałem takich komponentów jak: piasek, kora, żwir, keramzyt lub grubsze frakcje węgla brunatnego. W podłożach takich hydrożele znacznie zwiększają pojemność wodną, nie zmniejszając w sposób istotny pojemności powietrznej.. Hydrożele ograniczają wahania wilgotności podłoża wynikające z okresowego wysychania, czy też podlewania przyczyniając się do zredukowania stresu wodnego u roślin. Możliwości ograniczenia zużycia wody, zmniejszenia migracji nawozów i środków ochrony roślin do wód podziemnych, należy uznać za bardzo korzystne z punktu widzenia ekonomicznego, jak i ochrony środowiska przyrodniczego. Biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy nie można jednoznacznie określić dawek hydrożeli, jakie powinny być stosowane w uprawie roślin, zależy to, bowiem od rodzaju hydrożelu, właściwości fizycznych podłoża oraz wymagań określonych gatunków roślin [1].

Dodatek hydrożelu do podłoża uniwersalnego powodował obniżenie gęstości, czym przyczyniał się do wzrostu jego spulchnienia. Tak przygotowane podłoża wyraźnie dłużej wysychały i utrzymywały wilgotność. Przesuszenie powodowało mniejsze zmiany struktury po zastosowaniu hydrożeli w porównaniu z kontrolą.

Zastosowanie 4 g/l żelu powodowało 21-25% zwiększenie ilości dostępnej dla roślin wody, a w przypadku wyższej dawki żelu (6g/l) przyrost sięgał 75-88% [2].
Hydrożele dodane do podłoża w ilości 2-6 g/l korzystnie wpłynęły na ukorzenianie sadzonek skrzydłokwiatu (Spathiphyllum). Superabsorbent istotnie wpłynął na wysokość sadzonek, lepsze ulistnienie i wzrost świeżej masy w porównaniu do kontroli. W przypadku podłoża jednolitego (kora lub torf) okazał się on wręcz niezbędny. Podłoże torfowo-korowe mimo swej wysokiej pojemności wodnej, po wzbogaceniu w hydrożel wpłynęło na lepsze rozwinięcie sytemu korzeniowego i wzrost świeżej masy części nadziemnej [3].

Efekt działania na skrzydłokwiat superabsorbentu dodanego do podłoża jest ściśle związany z rodzajem podłoża [4]. Stymulująco na korzenienie się i wzrost sadzonek działał hydrożel dodawany w ilości 2-6 g/l w korze sosnowej i 4 g/l w torfie wysokim.

Hydrożele korzystnie wpływają na ukorzenianie sadzonek goździka. Niezależnie od podłoży dodatek polimeru istotnie wpływał na przyrost masy części nadziemnej. Rośliny charakteryzowały się zwiększeniem masy i długości korzeni (wzrost do 130%), a także wysokości części nadziemnej sadzonek o 3-8%. Masa sadzonek zwiększyła się w przypadku zastosowania 6 g/l superabsorbentów od 6 do 73% w porównaniu do kontroli [5].

Dodatek hydrożeli do podłoży stosowanych w korzenieniu gerbery produkowanej In vitro wpływa korzystnie na system korzeniowy sadzonek, szczególnie na masę korzeni sadzonek, co jest wynikiem polepszenia przez nie warunków wodno-powietrznych podłoża. Podłoże z dodatkiem hydrożeli lepiej przylega do korzeni i dłużej utrzymuje wilgoć, zmniejszając stres, jaki przechodzą rośliny w czasie przesadzania [6].

Hydrożel stosowany doglebowo przed wysadzeniem roślin korzystnie wpłynął na wzrost oraz wartość dekoracyjną aksamitki i żeniszka. Szczególnie korzystny wpływ superabsorbentu uwidocznił się na podłożach o najmniejszej miąższości, gdzie liczba kwiatostanów wzrosła ponad 60-450%, a średnica roślin o ok. 70-80%. Stosowanie hydrożelu jako składnika podłoża w ilości 4-6 g/l umożliwia uprawę aksamitki i żeniszka w podłożu o minimalnej miąższości 5 cm i uzyskanie pełnej wartości dekoracyjnej tych roślin. Polimer w przypadku małej miąższości chroni rośliny przed wysychaniem w okresach niedoboru wody [7].
Korzystne warunki rozwoju systemu korzeniowego Nematanthus’a hyb. Tropicana zaobserwowano na macie kokosowej przy zastosowaniu 2-4 g/l superabsorbentu. Lepszymi wynikami charakteryzowały się sadzonki na podłożu z Alcosorbem-400. Dodatek polimeru powodował wydłużenie pędu głównego, większą liczbę pędów bocznych i liści na pędzie głównym [8].

Stwierdzono wyraźne zwiększenie pojemności retencyjnej gleby pod wpływem hydrożelu. Hydrożele zwiększały liczbę skiełkowanych nasion i powodowały przyrost plonu świeżej masy traw [9].
Przedsiewne zaprawianie nasion superabsorbentami miało korzystny wpływ na kiełkowanie i wzrost siewek.

Stwierdzono, że dodatek superabsorbentu do podłoża, w którym wysiewano zaprawione nasiona zwiększył korzystne działanie superabsorbentu użytego do zaprawiania nasion [10].

Dodatek hydrożeli do podłoży zwiększał możliwość zatrzymywania wody w środowisku, zmieniając jednocześnie korzystnie jego strukturę [11].
Zwiększenie pojemności sorpcyjnej różnych podłoży, jak tez ich własności fizyko-chemicznych, stwierdzono przy dodatku hydrożeli do tych podłoży[12]

Przydatność hydrożeli, jako składników podłoży do ukorzeniania sadzonek chryzantemy wielkotowarowej i goździka szklarniowego było tematem pracy doktorskiej w Katedrze roślin Ozdobnych AR Lublin w latach 1995 – 1998. Przeprowadzone badania wykazały przydatność hydrożeli, jako składników podłoża do ukorzeniania sadzonek zielnych chryzantemy i goździka. We wszystkich badanych podłożach dodatek hydrożeli wpłynął korzystnie na ukorzenianie i jakość sadzonek. …… Uzyskane wyniki wskazują na celowość stosowania hydrożeli, jako dodatku do podłoży przy ukorzenianiu sadzonek chryzantemy i goździka.

Wpływ hydrożeli na możliwości uprawy chryzantem wielkokwiatowych w ograniczonej objętości podłoża, został przebadany w pracy habilitacyjnej prof. Włodzimierza Bresia, prowadzonej w latach 1991-1997 na Wydziale Ogrodniczym AR Poznań, zatytułowanej ”Uprawa chryzantemy wielkokwiatowej (Dendranthema grandiflora Tzelev) w kulturach bezglebowych z zastosowaniem zamkniętego systemu nawożenia i nawadniania”. W pracy tej zostało wykazane, że modyfikacja podłoży tradycyjnych hydrożelami umożliwia uprawę chryzantem w ograniczonej objętości podłoży.

1. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 31-45
2. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 291-298
3. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 373-386
4. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1996, 429, 149-154
5. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 467-479
6. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1996, 429, 155-161
7. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 191-207
8. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 309-322
9. Ogrodnictwo, 1994, 1, 26-29
10. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 127-132
11. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 133-135
12. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 137-141

Ogrodnictwo, 1994, 1, 26-29
Stwierdzono wyraźne zwiększenie pojemności retencyjnej gleby pod wpływem hydrożelu. Hydrożele zwiększały liczbę skiełkowanych nasion i powodowały przyrost plonu świeżej masy traw,

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1996, 429, 149-154
Efekt działania na skrzydłokwiat superabsorbentu dodanego do podłoża jest ściśle związany z rodzajem podłoża. Stymulująco na korzenienie się i wzrost sadzonek działał hydrożel dodawany w ilości 2-6 g/l w korze sosnowej i 4 g/l w torfie wysokim.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1996, 429, 155-161
Dodatek hydrożeli do podłoży stosowanych w korzenieniu gerbery produkowanej In vitro wpływa korzystnie na system korzeniowy sadzonek, szczególnie na masę korzeni sadzonek, co jest wynikiem polepszenia przez nie warunków wodno-powietrznych podłoża. Podłoże z dodatkiem hydrożeli lepiej przylega do korzeni i dłużej utrzymuje wilgoć, zmniejszając stres, jaki przechodzą rośliny w czasie przesadzania.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 191-207
Hydrożel stosowany doglebowo przed wysadzeniem roślin korzystnie wpłynął na wzrost oraz wartość dekoracyjna aksamitki i żeniszka. Szczególne korzystny wpływ superabsorbentu uwidocznił się na podłożach o najmniejszej miąższości, gdzie liczba kwiatostanów wzrosła ponad 60-450%, a średnica roślin o ok. 70-80%. Stosowanie hydrożelu jako składnika podłoża w ilości 4-6 g/l umożliwia uprawę aksamitki i żeniszka w podłożu o minimalnej miąższości 5 cm i uzyskanie pełnej wartości dekoracyjnej tych roślin. Polimer w przypadku małej miąższości chroni rośliny przed wysychaniem w okresach niedoboru wody.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 309-322
Korzystne warunki rozwoju systemu korzeniowego Nematanthus’a hyb. Tropicana zaobserwowano na macie kokosowej przy zastosowaniu 2-4 g/l superabsorbentu. Lepszymi wynikami charakteryzowały się sadzonki na podłożu z Alcosorbem-400. Dodatek polimeru powodował wydłużenie pędu głównego, większą liczbę pędów bocznych i liści na pędzie głównym.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 31-45
Hydrożele jako składniki podłoży ogrodniczych oddziaływają zarówno na ich właściwości fizyczne jak również chemiczne. W podłożach z udziałem hydrożeli poprawie ulęgają stosunki powietrzno-wodne. Znacznie wzrasta pojemność wodna, a w tym przede wszystkim ilość wody łatwo dostępnej dla roślin. Szczególnie korzystny wpływ hydrożeli na właściwości wodne występuje w przypadku podłoży porowatych, mocno przepuszczalnych dla wody, a więc z dużym udziałem takich komponentów jak: piasek, kora, żwir, keramzyt lub grubsze frakcje węgla brunatnego. W podłożach takich hydrożele znacznie zwiększają pojemność wodna, nie zmniejszając w sposób istotny pojemności powietrznej.. Hydrożele ograniczają wahania wilgotności podłoża wynikające z okresowego wysychania, czy też podlewania przyczyniają się do zredukowania stresu wodnego u roślin. Możliwości ograniczenia zużycia wody, zmniejszenia migracji nawozów i środków ochrony roślin do wód podziemnych, należy uznać za bardzo korzystne z punktu widzenia ekonomicznego, jak i ochrony środowiska przyrodniczego. Biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy nie można jednoznacznie określić dawek hydrożeli, jakie powinny być stosowane w uprawie roślin, zależy to, bowiem od rodzaju hydrożelu, właściwości fizycznych podłoża oraz wymagań określonych gatunków roślin.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 467-479
Hydrożele korzystnie wpływają na ukorzenianie sadzonek goździka. Niezależnie od podłoży dodatek polimeru istotnie wpływał na przyrost masy części nadziemnej. Rośliny charakteryzowały się zwiększeniem masy i długości korzeni (wzrost do 130%), a także wysokości części nadziemnej sadzonek o 3-8%. Masa sadzonek zwiększyła się w przypadku zastosowania 6 g/l superabsorbentów od 6 do 73% w porównaniu do kontroli.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 291-298
Dodatek hydrożelu do podłoża uniwersalnego powodował obniżenie gęstości, czym przyczyniał się do wzrostu jego spulchnienia. Tak przygotowane podłoża wyraźnie dłużej wysychały i utrzymywały wilgotność. Przesuszenie powodowało mniejsze zmiany struktury po zastosowaniu hydrożeli w porównaniu z kontrolą. Zastosowanie 4 g/l żelu powodowało 21-25% zwiększenie ilości dostępnej dla roślin wody, a w przypadku wyższej dawki żelu (6g/l) przyrost sięgał 75-88%.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 1998, 461, 373-386
Hydrożele dodane do podłoża w ilości 2-6 g/l korzystnie wpłynęły na ukorzenianie sadzonek skrzydłokwiatu (Spathiphyllum). Superabsorbent istotnie wpłynął na wysokość sadzonek, lepsze ulistnienie i wzrost świeżej masy w porównaniu do kontroli. W przypadku podłoża jednolitego (kora lub torf) okazał się on wręcz niezbędny. Podłoże torfowo-korowe mimo swej wysokiej pojemności wodnej, po wzbogaceniu w hydrożel wpłynęło na lepsze rozwinięcie sytemu korzeniowego i wzrost świeżej masy części nadziemnej.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 127-132
Uzyskane wyniki, pomimo wstępnych badań, świadczą o celowości kontynuowania rozpoczętych prac nad przedsiewnym zaprawianiem nasion hydrożelami i szerszym wykorzystaniem tego procesu w praktyce.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 133-135
Analizowane hydrożele w zbliżony sposób oddziaływały na właściwości chemiczne podłoży – zwiększając ich powierzchnię właściwą i pojemność wodną.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,1996, 429, 137-141
Badane hydrożele, obok zdolności zatrzymywania wody, oddziałują na właściwości chemiczne takie jak odczyn, pojemność sorpcyjną a nawet układ w niej antagonistycznych czynników, tj. udziału jonów wodorowych i sumy kationów zasadowych.

Polimery w środowisku naturalnym

POLIMERY W ŚRODOWISKU PRZYRODNICZYM

 

WSTĘP

Zmiany klimatu powodujące w ostatnich latach nieregularne opady deszczu i długotrwałe okresy suszy, są czynnikami obniżającymi osiąganie wysokiej wydajności w uprawach polowych. Nagłe, gwałtowne deszcze, występujące podczas trwania suszy w okresie wegetacyjnym roślin, powodują spływanie wody z pól wraz z nawozami i środkami ochrony roślin. Stosowanie sztucznych nawodnień, które mogą zlikwidować jedynie niedobory wody, nie zawsze jest możliwe i z reguły bardzo drogie. Z problemami tymi szczególnie borykają się gospodarstwa posiadające gleby lekkie, przepuszczalne, o niskiej retencji wody, bardzo wrażliwe na brak opadów. Jednym ze sposobów chociażby częściowego zmniejszeniadeficytu wody, może być zastosowanie przez ogrodników, rolników i leśników, dodatków doglebowych, /kondycjonerów, ekostymulatorów/, powodujących zwiększenie retencji wodnej, jednocześniepoprawiających strukturę gleby i przeciwdziałających erozji wodnej i wietrznej. Do grupy takich produktów należą polimerowe dodatki doglebowe.

Przed około pięćdziesięciu laty nastąpił wzrost zainteresowania polimerami charakteryzującymi się zdolnościami do pochłaniana dużych ilości wody. Polimery takie nazywane hydrożelami znalazły zastosowanie np. w produkcji soczewek kontaktowych. Już w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku otrzymano hydrożele, które w stosunku do hydrożeli używanych do produkcji soczewek wynoszącej około 80 g/g, osiągnęły chłonności od 40 do 1600 g/g. Omawiane polimery znalazły zastosowanie w masowej produkcji środków higieny osobistej /pieluszki jednorazowe, podpaski higieniczne, podłoża do hodowli mikroorganizmów/. Masowa produkcja hydrożeli spowodowała znaczne obniżenie ich ceny, co skłoniło do szukania innych zastosowań. Obniżenie ceny umożliwiło masowe stosowanie ich w produkcji rolnej, ogrodniczej i leśnej.

Superabsorbenty /hydrożele/ charakteryzujące się olbrzymią chłonnością wody, zmieszane z glebą, zwiększają jej pojemność wodną, przeciwdziałają stresom wodnym zapewniając roślinom wilgoć, a także ograniczają parowanie wody z gleby. Przeciwdziałają gwałtownym zmianom wilgotności gleby działając jako bufor wodny. W czasie nawodnień lub deszczu wiążą wodę zapobiegając jej przesiąkaniu w głębsze warstwy gleby i powierzchniowemu spływowi. Wymienione wyżej efekty obserwuje się już przy niewielkich dawkach suchego supersorbentu zmieszanego z podłożem w ilości 0,05-0,5%. Z zatrzymanej przez supersorbent wody rośliny mogą wykorzystać ponad 90 %. Hydrożel na skutek oddawania wody roślinom kurczy się, powodując powstawanie pustek w glebie. Poprzez wielokrotne powiększanie i zmniejszanie swojej objętości poprawia strukturę gleby, powodując jej spulchnienie i napowietrzenie.

Supersorbenty przyczyniają się do ochrony wód gruntowych i środowiska poprzez wykorzystanie swoich zdolności immobilizujących składniki nawozowe, herbicydy i pestycydy. Związki chemiczne uwięzione w polimerowej sieci nie mogą być szybko wypłukane przez wodę pochodzącą z opadów i nawodnień. Niewielkie ilości tych związków, sukcesywnie uwalniane, mogą skutecznie byćwykorzystane przez rośliny lub je ochraniać przed czynnikami chorobotwórczymi, szkodnikami i niszczyć chwasty.

Pozytywne skutki stosowania hydrożeli zauważa się w aplikacji na terenach górskich, skarpach i obwałowaniach, gdzie przeciwdziałają erozji wodnej. W rekultywacji terenów zdegradowanych są szeroko stosowane, szczególnie tam gdzie zniszczona została całkowicie roślinność, umożliwiając zazielenienie, zakrzewienie i zalesienie tych terenów. Są także składnikiem naturalnych i sztucznych podłoży, stosowanych zarówno w gospodarce ogrodniczej jak i w rekultywacji.

Z licznych zastosowań hydrożeli należy wymienić stosowanie w otoczkowaniu i kondycjonowaniu nasion. Nie tylko zapewniają stałą wilgotność, ale są także matrycą składników nawozowych i środków ochrony roślin niezbędnych dla prawidłowego kiełkowania i rozwoju roślin. Przyczyniają się dzięki temu do minimalizacji strat materiału siewnego i ochrony środowiska naturalnego. Pokrywa się hydrożelami także korzenie roślin sadzonych z odkrytym systemem korzeniowym, przeciwdziałając ich przesuszeniu i zmniejszając ilość wypadów po nasadzeniach. Z powodzeniem są stosowane przez szkółkarzy, sadowników i leśników, zapewniając wilgoć sadzonkom.

WŁAŚCIWOŚCI SUPERABSORBENTÓW

Zachowanie w glebie

Zawartość wody dostępnej w glebie jest jednym z najważniejszych czynników w uprawie roślin. Znana jest rola wody w życiu roślin –transportuje składniki mineralne, utrzymuje prawidłowe ciśnienie osmotyczne komórek roślinnych, uczestniczy w procesach fotosyntezy i biochemicznych, prowadzących do wzrostu biomasy.

Woda zawarta w glebie efektywnie jest wykorzystywana przez rośliny w niewielkiej części. W glebach , szczególnie piaszczystych, znaczna część wody jest tracona przez przenikanie w głębsze warstwy lub przez parowanie. Do wytworzenia 1 kg biomasy niezbędne jest dostarczenie roślinie 300 – 1000 kg wody.

Superabsorbenty zwiększają pojemność wodną gleby, jednocześnie przeciwdziałając jej utracie przez przesiąkanie i parowanie. Z doświadczeń wynika, że kryształki superabsorbentu znajdujące się w piaszczystej glebie umożliwiają szerokim kapilarom zatrzymanie wody, zaś w pozbawionej hydrożelu glebie szerokie kapilary nie wykazują tych właściwości. Na to zjawisko wpływa zwiększenie się ilości małych kapilar, a także zmniejszenie wymiarów porów. Innym efektem powodującym zatrzymanie wody w glebie jest blokowanie kanałów umożliwiających utratę wody z powierzchni gleby przez jej grawitacyjny spływ i parowanie. Na skutek tych efektów dodatkowo wzrasta wilgotność w glebie, a w konsekwencji polepsza się zaopatrzenie roślin w wodę.

W produkcji roślinnej przeważnie znajdują zastosowanie superabsorbenty o chłonności wody demineralizowanej w zakresie od 200 g/g do 600 g/g. Hydrożele o wyższej chłonności po wysyceniu są mało odporne mechanicznie, o konsystencji półpłynnej i są stosowane w technice hydroobsiewu. Polimery wysokochłonne są słabiej usieciowane, zaś wzrost usieciowania powoduje spadek chłonności i zwiększa ich wytrzymałość mechaniczną /są twardsze/. Zastosowanie żeli o chłonnościach niższych niż podano, niesie za sobą wzrost kosztów ze względu na konieczność stosowania większych dawek w celu osiągnięcia tych samych efektów i może mieć uzasadnienie w szczególnych warunkach.

Powołując się na dane dostarczane przez różnych autorów, wzrost zawartości wody w glebach piaszczystych kształtuje się w granicach 10%-35% przy 0,2% dodatku hydrożelu. Już nawet przy zastosowaniu dawek dużo niższych, niż wyliczone teoretycznie, obserwowany jest biologiczny efekt i stymulacja rozwoju roślin. Przykładowo przedstawiono, że w zależności od różnych kryteriów rozwoju roślin, dodatek superabsorbentów w dawce 50-140 kg/ha powoduje zwiększenie produktywności gleb piaszczystych do poziomu osiąganego przez dodanie 20% osadów aluwialnych /setki ton/ha/.

Woda jest wiązana przez makrocząsteczki wiązaniem wodorowym (przerywane linie):

 

Wpływ rozpuszczonych w wodzie soli na chłonność hydrożeli

Superabsorbenty stosuje się zwykle z dodatkiem nawozów bądź mają one kontakt z rozpuszczonymi w glebie solami. Zmniejsza się przez to w znacznym stopniu ich chłonność. Redukcja chłonności przezrozpuszczone w wodzie nawozy zawierające jony potasu i amonu /jony jednowartościowe/ wynosi około 75%, natomiast jony wapnia, magnezu i żelaza /jony dwu- i trójwartościowe/ mogą zredukowaćchłonność nawet o 90%. Powtórne nasączenie żelu wodą demineralizowaną wypłukuje jony jednowartościowe przywracając początkowe parametry, jednakże w przypadku kationów wielowartościowych wymianie ulega jedynie niewielka ich ilość. To ograniczenie chłonności odnosi się głównie do hydrożeli opartych na polikwasie akrylowym , hydrożele niejonowe /akryloamidowe/ są mniej wrażliwe na wzrost siły jonowej roztworów i sieciujące właściwości jonów metali dwuwartościowych.

W żelach (np. w glebie) może następować wymiana jonowa:

Metale wielowartościowe także ulegają wymianie jonowej (jednocześnie zwiększając stopień usieciowana polimeru:

Reakcja dwóch fragmentów kwasu poliakrylowego z jonami wapnia powoduje połączenie cząsteczek w jedną większą. Podobnie reakcje zachodzi z jonami magnezu, cynku i żelaza.

Retencja składników mineralnych

W podłożach wzbogacanych superabsorbentami, nie woda, lecz składniki pokarmowe są czynnikiem limitującym wzrost roślin. Hydrożele można nasycić składnikami nawozowymi /np. rozpuszczalne fosforany, jony potasu, związki azotu/, które nie są natychmiast wymywane przez wodę, lecz stopniowo uwalniane do środowiska glebowego, a następnie przyswajane przez rośliny. Ograniczenie wymywania składników pokarmowych przez superabsorbenty odbywa się w dwojaki sposób: przez absorbcję związków nawozowych i przez zatrzymywanie wody w glebie dzięki czemu superabsorbenty nie dopuszczają do wymywania związków rozpuszczalnych i koloidów w głębsze warstwy gleby i odprowadzania ich do cieków wodnych /rzek/.

Supersorbenty mogą być wykorzystane jako nośnik nawozów o spowolnionym działaniu, ponieważ składniki nawozowe nie są związane tak silno by rośliny nie mogły ich wykorzystać. W Stanach Zjednoczonych wykorzystano hydrożele jako nośnik jonów manganu. Przeprowadzone badaniawykazały, że zastosowanie matrycy polimerowej zwiększa przyswajalność tego pierwiastka. Polimery akrylowe mogą w niektórych przypadkach spowodować w roślinach niedobór jonów dwuwartościowych /wapnia, magnezu, żelaza/, gdyż są one silnie wiązane przez grupy karboksylowe hydrożelu, uniemożliwiając tym pobór tych jonów przez korzenie. Najprawdopodobniej dodatkowym czynnikiem uniemożliwiającym pobór tych jonów jest zbyt wysokie pH gleby co powoduje przesunięcie równowagi w kierunku poliakrylanu wapnia i magnezu.

Potencjał termodynamiczny wody w hydrożelach

Potencjał wody w superabsorbentach determinuje wiele aspektów ich zachowania w glebie. Redystrybucją wody w glebie, jej transportem do korzeni roślin i asymilacją rządzą prawa osmozy i są regulowane potencjałem termodynamicznym.Woda glebowa jest klasyfikowana pod względem energetycznym w kilku kategoriach:

woda grawitacyjna (pF mniejsze od 2)

woda kapilarna (pF większe od 2 a mniejsze od 4,2)

woda higroskopijna (pF od 4,2 do 4,5)

Potencjał jest tu wyrażony jako pF= log(cm H2O). Rośliny są w stanie pobierać tylko tą część wody, która jest zawarta poniżej pF = 4,2-4,5.To ograniczenie wartości potencjału jest zbieżne z punktem więdnięcia większości roślin uprawnych, nie będących w stanie do wykorzystania wody mocniej związanej w glebie.

Zrozumiałym jest więc, że potencjał wody związanej w superabsorbentach, którą mogą pobrać rośliny, powinien zawierać się w przedziale pF= 2-4,2.

Przeprowadzone pomiary ciśnienia chłonięcia informują o stanie termodynamicznym wody w hydrożelu. Zaledwie minimalna część wody /około 2-4 ml/g/ nie znajduje się w zakresie wody dostępnej roślinom. Z biologicznego punktu widzenia oznacza to, że większość zmagazynowanej wody w superabsorbentach jest dostępna dla roślin. Wyniki te zostały potwierdzone przez liczne bezpośrednie pomiary, wykonywane z zastosowaniem metod stosowanych w analityce gleb, włącznie z oznaczaniem punktu więdnięcia. Z doświadczeń wynika, że woda w glebach piaszczystych z dodatkiem superabsorbentów jest zatrzymywana kilka dni dłużej.

Również ważnym czynnikiem fizycznym wpływającym na zdolność chłonięcia wody przezsuperabsorbenty jest ciśnienie. Wywierane pewne ciśnienie przez warstwę gleby na cząsteczki polimeru jest zależne od głębokości aplikacji hydrożelu i struktury gleby. Jednak w przypadku aplikacji doglebowych do głębokości 35 cm ten czynnik nie ma istotnego wpływu.

Skład chemiczny

Superabsorbenty pod względem chemicznym są usieciowanymi, nierozpuszczalnymi w wodzie polimerami, przeważnie na bazie akryloamidu, kwasu akrylowego lub metakrylowego i ich pochodnych.Rzadziej stosuje się inne makrocząsteczki takie jak: usieciowany alkohol poliwinylowy, polietylenoglikole, poli-N-winylopirolidon, kopolimery bezwodnika maleinowego, AMPSA, oraz chemicznie modyfikowane kopolimery na bazie skrobi i celulozy.

W zastosowaniach rolniczych obecnie największą rolę pełnią polimery akrylowe. Są to związki otrzymane w wyniku polimeryzacji akryloamidu, kwasu akrylowego i jego soli rozpuszczalnych w wodzie /potasowych, sodowych, amonowych/.

Można wyróżnić dwie grupy polimerów:

– liniowe rozpuszczalne w wodzie,

– usieciowane w większości przypadków nierozpuszczalne w wodzie.

Superabsorbenty należą do polimerów usieciowanych, nierozpuszczalnych w wodzie. Otrzymuje się jena drodze polimeryzacji monomerów z substancjami diwinylowymi, które wiążą pojedyncze łańcuchy w sieć.

Produkowane są także polimery nieusieciowane /liniowe/, rozpuszczalne w wodzie, które maja zastosowanie jako flokulanty w przemysle chemicznym, wydobywczym, oczyszczalniach ścieków oraz do uszczelniania gruntów.

Pośród superabsorbentów można wyróżnić dwie grupy polimerów: jonowe /kationowe, anionowe np. usieciowany kwas poliakrylowy, polimetakrylowy i ich sole, i niejonowe /np. usieciowany poliakryloamid/.

Polimery

poliakrylowe

poliakrloamidowe

Ewent. Na, H

Atomy wodoru, azotu i tlenu grup amidowych wiążą wodę za pomocą wiązania wodorowego

W praktyce stosowania polimerów jonowych zastosowanie znalazły polimery anionowe. Monomery o charakterze kationowym są stosunkowo drogie. Grupy anionowe /karboksylowe/ zwiększają chłonnośćhydrożeli. Wodę wiążą wiązania wodorowe pomiędzy protonami wody i atomami tlenu grup karboksylowych. W trakcie produkcji istnieje możliwość wpływania na pH polimeru poprzez stopień zobojętnienie grup karboksylowych. Istnieje także możliwość zastąpienia merów akrylowych za pomocą akryloamidu i otrzymania jonowych kopolimerów akrylowo-akryloamidowych charakteryzujących się wysoką chłonnością.

Grupę polimerów niejonowych cechuje znacznie mniejsza chłonność, jednakże są bardziej odporne na zawarte w wodzie jony. Wiązanie wody następuje tu za pomocą wiązania wodorowego pomiędzy atomami azotu lub tlenu z wodorem.

W produktach higienicznych często znajdują zastosowanie polimery oparte na modyfikowanej skrobi i celulozie. Zastosowanie ich doglebowo wymaga częstszego ponawiania aplikacji ze względu na szybszą biodegradację.

 

 

 

Podsumowanie

Ponieważ środowisko glebowe jest bardzo złożoną mieszaniną, nie sposób jest dokładnie określić jakąilość wody zatrzyma superabsorbent, niemniej można określić pewne prawidłowości. Gleby lekkie, piaszczyste przeważnie charakteryzują się niewielką zawartością soli mineralnych i zaaplikowany do nich hydrożel w znaczny sposób zwiększy ich pojemność wodną. W glebach zasolonych efekt aplikacji takiej samej ilości hydrożelu da zdecydowanie gorsze efekty i aby otrzymać porównywalne rezultaty należy zwiększyć dawkę. Z doświadczeń wynika, że aplikacja superabsorbentów do gleb piaszczystych jest najbardziej opłacalna, niewielkie ilości polimeru znacznie zwiększają pojemność wodną i powodują lepsze wykorzystanie nawozów.

Aplikacja superabsorbentów do gleb żyznych i ciężkich powinna być czyniona z rozwagą, gdyż zawarte w takich glebach duże ilości soli znacznie obniżają chłonność hydrożeli, a przy znacznej pojemności wodnej może nie przynosić oczekiwanych korzyści ekonomicznych.

Technologia rolnicza i hodowla roślin nakładają wiele ograniczeń w stosowaniu nowych materiałów w tym także superabsorbentów. Przypadkowy dobór hydrożeli aplikowanych w tych dziedzinach jest niedopuszczalny i nawet w skrajnych przypadkach może zamiast przynieść efekty korzystne narazić na straty ekonomiczne i spowodować rezultaty przeciwne do zamierzonych. Placówki naukowe prowadzą intensywne prace dążąc do ustalenia optymalnych warunków, wykorzystania maksymalnej wydajności i wszystkich zalet hydrożeli. Poszukuje się nowych polimerów wykazujących większą zdolnośćpochłaniania roztworów o dużej sile jonowej. Nadzieje wiąże się także z opracowaniami hydrożeli opartych na surowcach naturalnych i odpadowych /chitozan, poliakrylonitryl/ cechujących sięobniżonymi kosztami produkcji, a zatem niższą ceną. Można być spokojnym o rozwój chemii polimerów ze względu na liczne nierolnicze zastosowania.

Opracowanie na podstawie przygotowanego do publikacji artykułu mgr Pawła Sroki.

Areolaseed – polimerowa otoczka do nasion

Areolaseed ®

jest polimerową otoczką do nasion, zawierającą substancje grzybobójcze i insektobójcze.

Stymuluje i kondycjonuje kiełkowanie nasion i wzrost roślin.

 

 

Porównanie wzrostu siewek rzepaku z nasion kontrolnych i otoczkowanych

Porównanie siewek rzepaku z nasion kontrolnych i otoczkowanych

Porównanie systemu korzeniowego siewek rzepaku z nasion kontrolnych i otoczkowanych preparatem B1


Porównanie systemu korzeniowego siewek rzepaku z nasion kontrolnych i otoczkowanych różnymi otoczkami

Sorbplus – pianka do pokrywania gruntu

Sorbplus ®

jest pianką mocznikowo formaldehydową odznaczającą się doskonałymi właściwościami sorpcyjnymi płynów, a szczególnie substancji ropopochodnych.

StarchSorb – kopolimer skrobiowo akrylowy

Starchsorb ®

jest superabsorbentem, kopolimerem akrylowo skrobiowym.

Może być używany jako pożywka do hodowli zastępując pożywki oparte na agarze.

Produkowany wyłącznie za zamówienie.

Agroprotect – hydrożel do ochrony roślin

Agroprotect ®

jest polimerowym superabsorbentem napełnianym środkami ochrony roślin, stosowanym do ochrony roślin, szczególnie sadzonek, stosowany w leśnictwie, ogrodnictwie i rolnictwie.

Polecany do ochrony nasadzeń przed szeliniakami (Hylobius abietis i Hylobius pinastri), a także przed larwami chrabąszcza majowego (Melolontha melolontha) i guniaka ( Amphimallon solstitialis).

Produkowany jest wyłącznie na zamówienie, wedle indywidualnie ustalanej specyfikacji.

Teracryl – polimerowy klej do gruntu

Teracryl®

    Preparat do sklejania rozdrobnionych materiałów, szczególnie pylistych, dla zabezpieczenia ich powierzchni przed działaniem erozji wietrznej i wodnej.

 

 

 

    Teracryl®   jest cieczą lepką, łatwo rozpuszczalną w wodzie, posiadającą doskonałe własności wiążące i błonotwórcze, przeznaczoną do nanoszenia (opryskiwania) na rozdrobnione, lotne i pyliste gleby.

Teracryl®   tworzy elastyczne spojenia, mało podatne na erozje atmosferyczną, nie zawierające składników toksycznych zanieczyszczających środowisko.

Naniesiony na powierzchnię gleby, powoduje okresową zmianę jej właściwości fizycznych w górnej warstwie gleby (poprawa gospodarki cieplnej, obniżenie parowania), a także chroni glebę przed erozją. Na powierzchni gleby Teracryl   tworzy cienką, często wielowarstwową błonkę o grubości do 1 mm, która jest przytwierdzona do gleby dzięki adhezji.

Teracryl®   zmieszany z glebą stanowi lepiszcze pomiędzy poszczególnymi agregatami gleby, zwiększając ich wodoodporność, a w konsekwencji odporność na erozję.

 

 

    Informacje na temat działania m.in. emulsji polimerowych zamieścił w styczniowym numerze Ekoinżynierii z 1998r, Hubert Moniuszko.

Stosowanie Teracryl®   ma na celu przeciwdziałanie erozji do chwili właściwego utrwalenia gleby poprzez zadarniaie, zakrzaczenie lub zalesienie. Stosowanie Teracryl®   nie ma ujemnego wpływu na kiełkowanie i wzrost wysiewanych nasion lub sadzonek.

Korzystnym jest stosowanie Teracryl®   wraz z doglebowym dodatkiem superabsorbentów (np. AgroAquaGel® ) zwiększających pojemność wodną gleby, sprzyjających lepszemu ukorzenianiu i wzrostowi roślin, szczególnie w okresach suszy.

 

 

  
     Sposób stosowania:

    Najczęściej stosuje się dawkę 660 litrów na 1 hektar opryskiwanej powierzchni. W celu dokładnego pokrycia powierzchni i łatwiejszego dozowania urządzeniami opryskującymi zalecaną dawkę 660 l należy rozcieńczyć w stosunku 1litr Teracryl®   na 10 – 15 litrów wody.

Powierzchnię opryskiwaną należy starannie i równomiernie pokryć zalecaną dawką Teracryl®. Nie stosować w czasie krótszym niż 10 godzin przed spodziewanym deszczem. Nie stosować na gleby bardzo mokre. Preparat nie jest toksyczny, jest przyjazny środowisku, ulega biodegradacji. W przypadku kontaktu preparatu ze skórą należy preparat zmyć dużą ilością wody. Preparat bardzo lepki. W przypadku spożycia skontaktować się z lekarzem.

W skład preparatu wchodzą:

  • kwas poliakrylowy,
  • fosforany metali alkalicznych,
  • substancje sieciujące.

 

 

Opisy doświadczeń znajdziecie Państwo w zakładce „Informacje” pod nastepujacymi linkami:

Doświadczenie 1

Doświadczenie 2 i 3

 

Strona 1 z 11